TW201915538A

TW201915538A - 成像鏡頭（二十二）

Info

Publication number: TW201915538A
Application number: TW106133802A
Authority: TW
Inventors: 梁沅汎
Original assignee: 信泰光學（深圳）有限公司; 亞洲光學股份有限公司
Priority date: 2017-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2019-04-16
Also published as: TWI716641B

Abstract

一種成像鏡頭，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。第一透鏡為具正屈光度之彎月型透鏡；第二透鏡為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；第三透鏡為具負屈光度之透鏡，該第三透鏡的物側表面為凹面；第四透鏡為具負屈光度之彎月型透鏡：第五透鏡為具正屈光度之透鏡，第五透鏡的物側表面為凸面。該成像鏡頭具有焦距長及微型化的特點。

Description

成像鏡頭(二十二)

本發明是關於一種成像鏡頭，特別有關一種具有長焦距及鏡頭總長短的成像鏡頭。

目前市面上配置有成像鏡頭的電子產品多以廣視角及近物距特性的訴求為主，若要清楚地拍攝遠處細微的影像，這類鏡頭的光學設計無法滿足這樣的需求。能夠達到遠距拍攝的成像鏡頭一般採用多群變焦設計並搭載球面透鏡，這樣的結構使得鏡頭體積過於龐大而不利於微型化。因此，習知的光學系統已無法滿足一般消費者追求功能性與便利性的拍攝需求。

本發明之目的在於提供一種成像鏡頭，其具有焦距長、鏡頭總長短的特性，且擁有良好的光學性能。

本發明提供的成像鏡頭，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。該第一透鏡為具正屈光度之彎月型透鏡；該第二透鏡為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；該第三透鏡為具負屈光度之透鏡，該第三透鏡的物側表面為凹面；該第四透鏡為具負屈光度之彎月型透鏡：該第五透鏡為具正屈光度之透鏡，該第五透鏡的物側表面為凸面。

其中該成像鏡頭滿足以下條件式： 0<<1 其中TTL為該成像鏡頭總長(以毫米為單位)，EFL為該成像鏡頭的有效焦距(以毫米為單位)。

其中該成像鏡頭進一步滿足以下條件式： 0.2<<1 其中TTL為該成像鏡頭總長(以毫米為單位)，BFL為該第五透鏡之像側表面至成像面於光軸上之距離(以毫米為單位)。

其中該成像鏡頭進一步滿足以下條件式： 0.2<<1 其中f1為該第一透鏡的焦距(以毫米為單位)，EFL為該成像鏡頭的有效焦距(以毫米為單位)。

其中該成像鏡頭進一步滿足以下條件式： 2.0<<3.0 其中ν 1為該第一透鏡的阿貝係數(Abbe number)，ν 5為該第五透鏡的阿貝係數。

其中該第二透鏡的物側表面為凸面，該第四透鏡的像側表面為凸面，該第五透鏡的像側表面為凸面。

其中該第二透鏡的像側表面為凹面，該第四透鏡的像側表面為凹面，該第五透鏡的像側表面為凹面。

其中該第三透鏡的像側表面和該第四透鏡的物側表面為相對向的凹面。

其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面。

該成像鏡頭更包含：一濾光片，設置於該第五透鏡和一成像平面之間。

該成像鏡頭更包含：一光圈，設置於該物側與該第二透鏡之間。

本發明成像鏡頭的另一實施例中，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。該第一透鏡為具正屈光度之彎月型透鏡；該第二透鏡為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；該第三透鏡為具負屈光度之透鏡且物側表面為凹面；該第四透鏡為具負屈光度之彎月型透鏡：該第五透鏡為具正屈光度之透鏡，該第五透鏡的物側表面為凸面，其中該成像鏡頭滿足以下條件式：0<<1，其中TTL為該成像鏡頭總長(以毫米為單位)，EFL為該成像鏡頭的有效焦距(以毫米為單位)。

本發明成像鏡頭的另一實施例中，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡、一第二透鏡、一第三透鏡、一第四透鏡及一第五透鏡。該第一透鏡為具正屈光度之彎月型透鏡；該第二透鏡為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；該第三透鏡為具負屈光度之透鏡且物側表面為凹面；該第四透鏡為具負屈光度之彎月型透鏡：該第五透鏡為具正屈光度之透鏡，該第五透鏡的物側表面為凸面，其中該成像鏡頭滿足以下條件式：0.2<<1，其中f1為該第一透鏡的焦距(以毫米為單位)，EFL為該成像鏡頭的有效焦距(以毫米為單位)。

本發明的成像鏡頭具有長焦距的特性，在具備望遠功能的同時，能夠減少像差，提升解像力，亦能有效控制鏡頭總長，滿足微型化的需求。

IMA‧‧‧成像平面

L1‧‧‧第一透鏡

L2‧‧‧第二透鏡

L3‧‧‧第三透鏡

L4‧‧‧第四透鏡

L5‧‧‧第五透鏡

OA‧‧‧光軸

OF‧‧‧濾光片

S1~S13‧‧‧表面

ST‧‧‧光圈

第1圖顯示依據本發明第一實施例的一種成像鏡頭的示意圖。

第2A至2D圖分別依序為第一實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。

第3圖顯示依據本發明第二實施例的一種成像鏡頭的示意圖。

第4A至4D圖分別依序為第二實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。

第5圖顯示依據本發明第三實施例的一種成像鏡頭的示意圖。

第6A至6D圖分別依序為第三實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。

為讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明提供之成像鏡頭具有微型及長焦距的特性，可應用於各種配備鏡頭之取像裝置，諸如個人資訊終端(如手機、智慧型手機和平板電腦等)、穿戴式裝置、監視設備、IP CAM、行車記錄器以及倒車顯影設備等。

本發明之成像鏡頭的基本結構顯示於第1圖(對應於第一實施例)、第3圖(對應於第二實施例)及第5圖(對應於第三實施例)。如第1、3及5圖所示，該成像鏡頭沿著光軸OA從物側至像側依序包含一第一透鏡L1、一第二透鏡L2、一第三透鏡L3、一第四透鏡L4及一第五透鏡L5，透鏡總數為五片，此外還包含位於物側與第二透鏡L2之間的光圈ST以及位於第五透鏡L5和成像平面IMA之間的濾光片OF。

第一透鏡L1為具有正屈光度之彎月型透鏡，其物側表面S2為凸面，其像側表面S3為凹面，第一透鏡L1之物側表面S2的曲率大於像側表面S3的曲率，藉此縮短該成像鏡頭的總長度。兩個面S2與S3可皆為非球面表面，可以修正其像差。

第二透鏡L2為具有正屈光度之凸透鏡，其物側表面S4為凸面，像側表面S5可略為凸起或凹下，或呈一平面。第二透鏡L2的物側表面S4在中心向物端凸起，凸起的程度沿兩側遞減，在遠離光軸的兩端，凸起的程度又微幅增加。第二透鏡L2的兩個面S4及S5可皆為非球面表面。

第三透鏡L3為具有負屈光度之透鏡，其像側表面S7為凹面，物側表面S6的曲率相對較小，第三透鏡L3的至少一面為非球面表面。

第四透鏡L4為具有負屈光度之透鏡，其物側表面S8為凹面，像側表面S9的曲率相對較小，第四透鏡L4的至少一面為非球面表面。第三透鏡L3的像側表面S7和第四透鏡L4的物側表面S8為相對向的凹面。

第五透鏡L5為具有正屈光度之透鏡，其物側表面S10及像側表面S11可皆為非球面。第五透鏡L5的物側表面S10為凸面，像側表面S11 近光軸處可為凸面或凹面。

該成像鏡頭的第一透鏡L1、第二透鏡L2、第三透鏡L3、第四透鏡L4及第五透鏡L5可皆由塑膠材質製成，且各透鏡的物側表面和像側表面可皆為非球面表面。

本文中，除非特別敘明，否則透鏡的物側表面和像側表面指的是近光軸處的物側表面和像側表面。

本發明之成像鏡頭的長度滿足下列數學式(1)：其中TTL為該成像鏡頭總長，即第一透鏡L1的物側表面S2至成像平面IMA於光軸上的距離，EFL為該成像鏡頭的有效焦距。藉此，可有效控制該成像鏡頭的總長度，維持其小型化。

進一步地，本發明之成像鏡頭也滿足下列數學式(2)：其中BFL為第五透鏡L5之像側表面S11至成像平面IMA於光軸OA上之一間距。

再者，為使本發明之成像鏡頭能夠保持良好的光學性能，該成像鏡頭滿足以下條件(3)。

其中f1為第一透鏡L1的焦距。也就是說，第一透鏡L1的焦距與該成像鏡頭的有效焦距EFL之比值的絕對值介於0.2至1之間。

該成像鏡頭可進一步滿足如下條件(4)，以進一步維持光學性能。

其中ν 1為第一透鏡L1的阿貝係數(Abbe number)，ν 5為第五透鏡的阿貝係數。

當該成像鏡頭至少滿足上述條件式(1)~(4)其中一條件時，能有效的縮減鏡頭總長並修正像差，鏡頭的解像力也能有效的提升。

以下將舉三個具體實施例，對本發明之成像鏡頭作進一步詳細說明，請參閱第1圖、第3圖及第5圖，其分別對應本發明第一實施例、第二實施例和第三實施例的鏡頭組成。

非球面透鏡之形狀可以下式表示：其中D代表非球面透鏡在離透鏡中心軸的相對高度時的矢(Sag)量，C表示近軸曲率半徑倒數，H表示非球面透鏡在離透鏡中心軸的相對高度，K表示非球面透鏡的圓錐常數(Conic Constant)，而E ₄~E ₁₆四階以上之偶數階的非球面修正係數。

第一實施例：

請參閱第1圖及第2A至2D圖，其中第1圖顯示依據本發明第一實施例的一種成像鏡頭的示意圖，第2A至2D圖分別依序為第一實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。於第一實施例中，成像鏡頭由物側至像側於光軸上依序包含第一透鏡L1至第五透鏡L5。第一透鏡L1為彎月型透鏡，其物側表面S2為凸面，其像側表面S3為凹面，具有正屈光度。第二透鏡L2為凸透鏡，其物側表面S4為凸面，像側表面S5為凸面，具有正屈光度。第三透鏡L3的像側表面S7和第四透鏡L4的物側表面S8為相對向的凹面，第三透鏡L3的物側表面S6為凹面，第4透鏡的像側表面S9為凸面，第三透鏡L3和第四透鏡L4皆具有負屈光度。第五透鏡L5的物側表面S10和像側表面S11在皆凸面，具有正屈光度。在此實施例中，第二透鏡L2、第四透鏡L4和第五透鏡L5的像側表面皆為凸面。

表一為第1圖中成像鏡頭之各透鏡的相關參數表，該成像鏡頭的有效焦距(EFL)為11.0mm，光圈值(F-number)為2.75，鏡頭總長度為9.0mm。

表二為表一中各個透鏡之非球面表面之相關參數表。

本實施例之成像鏡頭的鏡頭總長為9.0mm，有效焦距為11.0mm，BFL為3.05mm，TTL/EFL為0.818mm，大於0小於1，BFL/TTL為 0.339mm，大於0.2小於1，滿足上述條件式(1)及(2)。第一透鏡L1的有效焦距f₁為6.368mm，f₁/EFL的絕對值為0.579mm，介於0.2與1之間，滿足上述條件式(3)。第一透鏡L1的阿貝係數ν 1為56.96，第五透鏡L5的阿貝係數ν 5為23.53，兩者比值的絕對值為2.421，介於2與3之間，滿足上述條件式(4)。

其中，若條件(1)TTL/EFL的數值大於1，則難以達到鏡頭小型化之目的。因此，TTL/EFL的數值至少須小於1，所以最佳效果範圍為0< <1，符合該範圍則具有最佳鏡頭小型化之條件。

第二實施例：

請參閱第3圖及第4A至4D圖，其中第3圖顯示依據本發明第二實施例的一種成像鏡頭的示意圖，第4A至4D圖分別依序為第二實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。於第二實施例中，成像鏡頭由物側至像側於光軸上依序包含第一透鏡L1至第五透鏡L5。第一透鏡L1為彎月型透鏡，其物側表面S2為凸面，其像側表面S3為凹面，具有正屈光度。第二透鏡L2為凸透鏡，其物側表面S4為凸面，像側表面S5為凸面，具有正屈光度。第三透鏡L3的像側表面S7和第四透鏡L4的物側表面S8為相對向的凹面，第三透鏡L3的物側表面S6為凹面，第4透鏡的像側表面S9為凸面，第三透鏡L3和第四透鏡L4皆具有負屈光度。第五透鏡L5的物側表面S10和像側表面S11皆凸面，具有正屈光度。在此實施例中，第二透鏡L2、第四透鏡L4和第五透鏡L5的像側表面皆為凸面。

表三為第3圖中成像鏡頭之各透鏡的相關參數表，該成像鏡頭的有效焦距(EFL)為8.0mm，光圈值(F-number)為2.72，鏡頭總長度為6.534mm。

表四為表三中各個透鏡之非球面表面之相關參數表。

本實施例之成像鏡頭的鏡頭總長為6.534mm，有效焦距為8.0mm，BFL為2.206mm，TTL/EFL為0.817mm，大於0小於1，BFL/TTL為0.338mm，大於0.2小於1，滿足上述條件式(1)及(2)。第一透鏡L1的有效焦距f₁為4.633mm，f₁/EFL的絕對值為0.579mm，介於0.2與1之間，滿足上述條件式(3)。第一透鏡L1的阿貝係數為ν 1為56.96，第五透鏡L5的阿貝係數ν 5為23.53，兩者比值的絕對值為2.421，介於2與3之間，滿足上述條件式(4)。

其中，若條件(2)BFL/TTL的數值小於0.2，則難以維持鏡頭小型化之目的。因此，BFL/EFL的數值至少須大於0.2，所以最佳效果範圍為0.2<<1，符合該範圍則具有最佳鏡頭小型化之條件。

第三實施例：

請參閱第5圖及第6A至6D圖，其中第5圖顯示依據本發明第三實施例的一種成像鏡頭的示意圖，第6A至6D圖分別依序為第三實施例的縱向像差、橫向色差、場曲及畸變、及調制轉換函數圖。於第三實施例中，成像鏡頭由物側至像側於光軸上依序包含第一透鏡L1至第五透鏡L5。第一透鏡L1為彎月型透鏡，其物側表面S2為凸面，其像側表面S3為凹面，具有正屈光度。第二透鏡L2為凸透鏡，其物側表面S4為凸面，像側表面S5為凹面，具有正屈光度。第三透鏡L3的像側表面S7和第四透鏡L4的物側表面S8 為相對向的凹面，第三透鏡L3的物側表面S6為凹面，第4透鏡的像側表面S9為凹面，第三透鏡L3和第四透鏡L4皆具有負屈光度。第五透鏡L5的物側表面S10為凸面，像側表面S11為凹面，具有正屈光度。在此實施例中，第二透鏡L2、第四透鏡L4和第五透鏡L5的像側表面皆為凹面。

表五為第5圖中成像鏡頭之各透鏡的相關參數表，該成像鏡頭的有效焦距(EFL)為11.0mm，光圈值(F-number)為2.70，鏡頭總長度為9.0mm。

表六為表五中各個透鏡之非球面表面之相關參數表。

本實施例之成像鏡頭的鏡頭總長為9.0mm，有效焦距為11.0mm，BFL為3.092mm，TTL/EFL為0.818mm，大於0小於1，BFL/TTL為0.344mm，大於0.2，滿足上述條件式(1)及(2)。第一透鏡L1的有效焦距f₁為6.942mm，f₁/EFL的絕對值為0.631mm，介於0.2與1之間，滿足上述條件式(3)。第一透鏡L1的阿貝係數ν 1為55.95，第五透鏡L5的阿貝係數ν 5為23.97，兩者比值的絕對值為2.334，介於2與3之間，滿足上述條件式(4)。

其中，若條件(3)f₁/EFL的絕對值大於1，則難以提供足夠強的屈光度。因此，f₁/EFL的絕對值至少須小於1，所以最佳效果範圍為0.2< <1，符合該範圍則可提供足夠強的屈光度。

其中，若條件(4)ν 1/ν 5的絕對值小於2，則使消色差的功能欠佳。因此，ν 1/ν 5的絕對值至少須大於2，所以最佳效果範圍為2< <3，符合該範圍則具有最作消色差條件。

本發明符合的公式以0<<1、0.2<<1、0.2< <1及2<<3為中心，本發明實施例的數值也落入其餘公式的範圍內。公式0<<1及0.2<<1，可助於鏡頭達到小型化。公式 0.2<<1，可提供足夠強的屈光度。公式2<<3，可使消色差表現較佳。

雖然本發明已用較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims

一種成像鏡頭，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡，其為具正屈光度之彎月型透鏡；一第二透鏡，其為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；一第三透鏡，其為具負屈光度之透鏡，該第三透鏡的物側表面為凹面；一第四透鏡，其為具負屈光度之彎月型透鏡：以及一第五透鏡，其為具正屈光度之透鏡，該第五透鏡的物側表面為凸面；其中該成像鏡頭滿足以下條件式： 0< <1 其中TTL為該成像鏡頭總長，EFL為該成像鏡頭的有效焦距。
一種成像鏡頭，其從物側至像側在光軸上依序包含：一第一透鏡，其為具正屈光度之彎月型透鏡；一第二透鏡，其為具正屈光度之透鏡，該第二透鏡的物側表面為凸面；一第三透鏡，其為具負屈光度之透鏡，該第三透鏡的物側表面為凹面；一第四透鏡，其為具負屈光度之彎月型透鏡：以及一第五透鏡，其為具正屈光度之透鏡，該第五透鏡的物側表面為凸面；其中該成像鏡頭滿足以下條件式： 0.2< <1 其中f1為該第一透鏡的焦距，EFL為該成像鏡頭的有效焦距。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭進一步滿足以下條件式： 0.2< <1 其中TTL為該成像鏡頭總長，BFL為該第五透鏡之像側表面至一成像平面於光軸上之距離。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該成像鏡頭進一步滿足以下條件式： 2< <3 其中ν 1為該第一透鏡的阿貝係數(Abbe number)，ν 5為該第五透鏡的阿貝係數。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡的像側表面為凸面，該第四透鏡的像側表面為凸面，該第五透鏡的像側表面為凸面。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該第二透鏡的像側表面為凹面，該第四透鏡的像側表面為凹面，該第五透鏡的像側表面為凹面。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該第三透鏡的像側表面和該第四透鏡的物側表面為相對向的凹面。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，其中該第一透鏡、該第二透鏡、該第三透鏡、該第四透鏡及該第五透鏡之每一透鏡至少一面為非球面表面。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，更包含：一濾光片，設置於該第五透鏡和一成像平面之間。
如申請專利範圍第1項或第2項所述之成像鏡頭，更包含：一光圈，設置於該物側與該第二透鏡之間。